深冷處理-熱處理用淬火介質與加工介質
深冷處理-熱處理用淬火介質與加工介質
汽車高強度緊固件在技術上有一系列特點:高精度等級;服務條件嚴酷,它將隨主機一起常年經受嚴寒和極端溫差的影響,承受高溫、低溫的侵蝕;靜載、動載、超載、重載和環境介質的腐蝕,除受到軸向預緊拉伸載荷的作用外,還會在工作中受到附加的拉伸交變載荷、橫向剪切交變載荷或由此復合而成的彎曲載荷的作用,有時還受到沖擊載荷;附加的橫向交變載荷會引起螺栓的松動,軸向交變載荷會引起螺栓的疲勞斷裂,軸向拉伸載荷會引起螺栓的延遲斷裂,以及高溫條件下引起螺栓的蠕變等。
大量的失效螺栓表明,服役中為沿螺栓頭部與桿部的過渡處斷裂;沿螺栓桿部螺紋與桿部交接處被拉斷;還有沿螺紋部分滑扣。金相分析:螺栓表面與心部有較多未溶鐵素體,在淬火奧氏體化不充分,基體強度不夠和應力集中是失效的重要原因之一。為此,保證螺栓截面淬透和組織均勻性是非常重要的環節。
淬火油的功能是將赤熱的金屬螺栓的熱量迅速帶走,使之降至馬氏體轉變溫度下獲得高硬度的馬氏體組織和硬化層深度,同時亦要兼顧減少螺栓的變形和防止開裂。因此淬火油的基本特性就是“冷卻特性”,其特點就是高溫階段的冷速較快,而低溫階段冷速較慢,這一特性很適合合金結構鋼≥10.9級以上高強度螺栓的淬火要求。
快速淬火油在使用中因產生熱分解,氧化和聚合反應,從而導致冷卻特性的變化,油中含有微量水分將嚴重影響油的冷卻性能,造成淬火后緊固件光亮度下降,硬度不均,產生軟點甚至開裂傾向。研究表明,油淬產生的變形問題部分是因油中含水造成的。此外,油中含水還加速了油的乳化變質和促進油中添加劑的失效。當油中含水量≥0.1%時,油受到加熱時有可能使聚集在油槽底部的水達到沸點后,體積突然膨脹,易造成油溢出淬火油槽而引發火災。
對于連續式網帶爐使用的快速淬火油,根據3個月間隔試驗所積累的淬火特性數據,有可能建立油的穩定性及淬火特性圖,確定淬火油的合適使用壽命,預測與淬火油性能變化有關的問題,從而減少因淬火油性能變化造成的返工或廢品損失,使其成為生產的一種常規控制方法。而淬透深度直接影響著熱處理后螺栓的質量,當材料的淬透性較差,冷卻介質的冷速較慢而螺栓尺寸又較大時,淬火時螺栓心部不可能全部淬成馬氏體組織,降低了心部區域的強度水平,尤其是屈服強度。這對于沿整個截面承受均勻分布拉伸應力的螺栓而言,顯然是非常不利的。淬透性不足降低了強度,金相檢驗發現,心部存在先共析鐵素體和網狀鐵素體組織,說明螺栓淬透性需要加強。眾所周知,增加淬透性的兩種方式,提高淬火溫度;增加淬火介質的淬硬能力,都能有效增加螺栓的淬透深度。